Control espacio-temporal de las MAP quinasa fosfatasas (MKPs) por múltiples mecanismos: implicancias en la función celular

CRISTINA PAZ

Mar del Plata

Congreso; LX Reunión anual de la Sociedad Argentina de Investigación Clínica.; 2015

Sociedad Argentina de Investigación Clínica.

CONTROL ESPACIO-TEMPORAL DE DE LAS MAPK FOSFATAS (MKPs) POR MÚLTIPLES MECANISMOS: IMPLICANCIAS EN LA FUNCIÓN CELULARCristina Paz. Laboratorio deFosfatasas de Proteínas como Transductores de Señales Extracelulares. Depto. de Bioquímica Humana, Facultad de Medicina, UBA; INBIOMED (UBA-CONICET).El control de procesos comoproliferación, diferenciación y apoptosis involucra la acción coordinada en tiempo y espacio de MAP quinasas (MAPKs) y MAPK fosfatasas (MKPs). Las MKPs conforman una familia de fosfatasas de actividad dual integrada por una docena de miembros, siendo MKP-1, MKP-2 y MKP-3 arquetipos de la familia. MKP-1 es una enzima nuclear que se induce rápidamente por factores de crecimiento, hormonas, citoquinas y diferentes condiciones de estrés. La isoforma nuclear MKP-2 es homóloga a MKP-1 y se induce en general por los mismos estímulos que ésta aunque con cinética más lenta. Ambas enzimas reconocen como sustratos a los miembros de los tres subgrupos de MAPKs (ERKs, JNKs y proteínas p38). En contraste, MKP-3 es una enzima citoplasmática específica para ERK1/2 que se induce sólo por estímulos proliferativos. Nuestro grupo ha analizado aspectos bioquímicos, regulatorios y funcionales de las MKPs. Los trabajos iniciales se hicieron en sistemas productores de esteroides, como las células adrenocorticales y de Leydig bajo el estímulo de las hormonas tróficas ACTH y LH respectivamente, conociendo que éstas promueven la activación de MAPKs y que su actividad es necesaria para la estimulación de la esteroidogénesis. Hemos demostrado que ACTH y LH incrementan rápidamente los niveles del ARNm de MKP-1 por un mecanismo transcripcional dependiente de PKA. La expresión bajo un promotor constitutivo de la quimera Flag-MKP-1 muestra que ambas hormonas promueven, además, la fosforilación de MKP-1 dependiente de ERK y su estabilización. Mediante la expresión de formas mutadas de la quimera se demuestra que la estabilización es el efecto neto de la fosforilación en cuatros sitios consenso para ERK1/2. Más aún, la fosforilación juega un papel importante en la localización de la proteína en el núcleo. El bloqueo de la expresión de MKP-1 reduce la desfosforilación de ERK1/2 observable luego de la estimulación, disminuye la actividad del promotor y los niveles del mensajero del gen que codifica para StAR -proteína de acción obligatoria en la estimulación de laesteroidogénesis - y la producción de esteroides. LH, vía PKA, también aumenta los niveles del ARNm de MKP-2, estabiliza la quimera Flag-MKP-2 y favorece su localización en el núcleo. MKP-2 altera el perfil temporal de P-ERK. Conforme a una cinética de inducción más lenta que MKP-1, MKP-2 completa la desfosforilación iniciada por MKP-1. El bloqueo de la expresión de MKP-2, no altera los niveles de StAR pero reduce la expresión del gen CYP11A1, que codifica para una hidroxilasa de la síntesis de esteroides y de inducción posterior a StAR. Esto sugiere que la regulación de MKPs nucleares de diferente cinética de inducción controla la expresión de repertorios de genes necesarios en etapas temporalmente diferentes de la esteroidogénesis, aguda y crónica. Luego de la inducción de MKP-1 y MKP-2, LH induce MKP-3 a nivel transcripcional y post-traduccional. Recientemente se demostró que en hepatocitos, MKP-3 interactúa con el factor de transcripción Foxo1 promoviendo su desfosforilación y localización nuclear y la expresión de genes específicos. Foxo1 participa en la expresión del gen que codifica para la proteína p21, reguladora del ciclo celular. En línea con estos conocimientos, nosotros demostramos que LH aumenta los niveles del ARNm de p21 y que MKP-3 participa en este evento. Secuencialmente se observa, luego de la estimulación, la activación de AKT y la fosforilación de Foxo1 y, a un tiempo compatible con la inducción de MKP-3, la desfosforilación de ese factor. MKP-3 es considerada una proteína antitumoral, aunque el mecanismo de su acción antiproliferativa no se conoce completamente. En células de origen humano MKP-3 genera por splicing alternativo una isoforma corta, MKP-3-S, que carece del dominio de interacción con Foxo1. Mientras que en tejido pancreático normal predomina la forma completa (L), en líneas celulares tumorales pancreáticas predominala forma S, sugiriendo que una alteración en la regulación post-transcripcional de MKP-3 que conduzca a una mayor expresión de MKP-3-S en detrimento de MKP-3-L podría desregular la proliferación celular. Es evidente que la regulación de MKPs en el lugar y tiempo preciso es clave para un funcionamiento celular armónico, evidencia que ha cambiado el concepto respecto al papel de estas enzimas en la biología celular: han pasado de ser consideradas un mero instrumento para el turn-off de la señalización a potenciales blancos terapéuticos